穿越时空，见证100个伟大发明的诞生；走遍全球，解读100位科学巨匠的人生。《你一定要知道的伟大发明》由美国肯德尔·亥文著，书中介绍了历史上100个最重要的科学发明，为你解答100个“Why”。

《你一定要知道的伟大发明》适合科学爱好者阅读。

《你一定要知道的伟大发明》由美国肯德尔·亥文著，书中介绍了历史上100个最重要的科学发明。每一篇都叙述了每个发明的过程及其影响。对教师和学生来说，此书是有效的工具书。通过查阅，可以了解发明历史以及发明在人类发展过程中所发挥的至关重要的作用。《你一定要知道的伟大发明》的故事介绍了最重要的发明事件及其过程。

公路

螺旋的发明

玻璃

水轮

罗盘

铁犁

纸

水泥

零

火药

眼镜

风车的发明

玻璃镜

鼓风炉

快帆船

印刷机

投影地图

显微镜

望远镜

气压计

机械钟表

温度计

精确航海导航系统

（便携表和六分仪）

多轴纺织机

气球飞行

轧棉机

疫苗接种术

蒸汽机

电池

铁路

汽船

听诊器

电动机

联合收割机

电报

硫化橡胶

摄影术

麻醉剂

杀菌剂

电梯和摩天大楼

阿司匹林

炼钢技术

巴斯德灭菌法

电冰箱

油井

炸药

打字机

带刺铁丝

城市污水处理系统

电话

留声机

内燃机

电灯泡

量杯、汤匙和茶匙

自行车

汽车

交流电（AC）

便捷扣件（拉链和维可牢搭扣）

无线电

电影

空调

电业

飞机

洗衣机

塑料

流水装配线

声呐

冷冻食品

电视机

回旋加速器

雷达

尼龙（人造纤维）

圆珠笔

复印机

喷气式发动机

核反应堆

数字计算机

肾脏透析仪

微波炉

晶体管

制真菌素

条形码

化学治疗

口服避孕药

太阳能电池

放射免疫分析法

机器人

内窥镜（关节内窥镜检查）

激光

集成电路

心脏起搏器

太空飞船

通信卫星

计算器

器官移植手术

磁共振成像仪器

个人计算机

人造心脏

万维网

克隆技术

公路

发明时间：公元前250年

发明内容：一种经过筑固以机动车和四轮马车行驶的平坦地面

发明者：意大利罗马的工程师

公路为什么是100个最伟大的发明之一？

对于交通运输系统来说，公路是最重要的基础设施。无论是卡车、轿车还是摩托车，只要行驶就离不开公路。乘车上下班者、假日旅行者和购物者都需要公路。有了路就可以批量载人运货，将人、货成批地运往城市。有路才有商业和贸易的发展。

公路的发明历史

公路发明之前

早期人类踏着动物走过的小径在树林和丛林中穿行，在草地上行走。后来小径得以拓宽，马车可以行驶。尽管此时的车行土路只不过是两道车辙，但毕竟取代了约1英尺宽的单车辙的小路。

靠颠簸、泥泞、路况恶劣的土路批量运输人（如一支军队）和物资设备（如军队的辎重车辆）非常困难，几乎是不可能的，因为四轮马车会使路面不堪重负，重压把路面变成了泥潭，车辆陷入其中，寸步难行。

公路是怎样发明的？

公元前270年以前，罗马帝国路况恶劣，运送军队和军需物资的车辆无法行驶通行，对此帝国予以极大的关注。专门有工程师负责筑路修路工作。每逢路面变得坑洼不平，车辙深陷，泥泞不堪，工程师们就探究其原因，反复试验，千方百计找出筑路的办法。

工程师们发现的第一个问题就是，一段时间后道路在重压下会变得坑坑洼洼，路面经常比其周围的地面低数英寸，路因此成了天然蓄水池，积水又很快成了淤泥。

到公元前260年，工程师们根据上述道路特点得出结论：罗马每条公路的路基既要坚固又要有良好的排水系统。接着，工程师们着手研究解决道路负重的办法，探究如何解决尾随罗马军队的四轮辎重马车使路面不堪负重的问题。工程师们认为分层铺设路面可以分散车轮重压，保持路面平顺。为此，他们对路面铺设进行了各种尝试，以期找出使道路坚固、有韧性而又易于施工铺砌的筑路方案。

这一发现创立了罗马筑路第一原则：路面要垫高并具备良好的渗水性。到公元前250年，罗马工程师们编写了一本筑路指南，在此后的2000年内本指南被奉为圭臬。罗马的公路都经过了缜密的勘测、仔细的铺设。公路由4个层面构成。这些层面的名称仍然可以在今天的道路词汇中找到。

首先，筑路工先开沟挖渠，修建公路排水系统。公路以锐石筑底，以泥夯实平整，然后在上面铺上砾石。砾石层由碎石瓦砾和混凝土混合而成，其作用在T-tt~水渗水、改善路面受力状况。

砾石层上铺设的是中间层。这一层由熔渣或石灰、白垩和瓦砾等材料构成。中间层具有缓冲作用，负重时能吸收一部分行人和车轮的压力重量。最后一层铺设的是平板石。平板石层才是人行车驶的路面。罗马工程师们在罗马帝国境内修筑了372条大道，包括从非洲到苏格兰、从西班牙到希腊长达53000英里的大路。大批从占领地掠来的奴隶从事采石、搬运、筑路等苦役。他们切割石头，把石头和其他物资运到施工地点，挖掘、平整、铺设路面。这些工程严酷苛虐，但奴隶修筑的条条大路开创了辉煌的筑路篇章，此后的2000年里没有任何公路可与之媲美。

公路发明之后

随着罗马帝国的崩溃，欧洲道路建设又回到了落后的泥土时代。18世纪30年代，在工程师皮埃尔·特雷萨盖的指导下，法国第一个建立了公路网络系统。到1740年，英格兰修筑了若干条主要大道。  1765年，麦特卡夫与英国政府签订了合同，开始在英格兰境内修筑道路。他是继古罗马工程师之后意识到道路排水系统和路基重要性的第一人。到1790年，他修建完成了一条300英里的公路——这是第一条几乎可以和2000年前罗马公路相媲美的大路。

直到1824年才有了城市道路网。托马斯·泰尔福特承担了这项在伦敦富人区筑路的工程。从1905年开始，汽车的普及需要更加平整的路面。碎石柏油是最好的路面材料。柏油路在美国和欧洲四通八达，犹如条条闪闪发光的黑丝带连接着城市和乡镇。

1914年，纽约长岛开通了第一条汽车专用公路。1953年，美国帕萨迪纳和洛杉矶之间开通了第一条高速公路。P11-13

发明！这个词会让你热血沸腾，心跳加速。发明令人兴奋激动，激动得就像发现了地下的财宝。发明就是创造，创造前所未有的新事物，讲究实际的天才们在发明中将自己的聪明才智发挥得淋漓尽致。世界因为有了发明才变得更加充实、更加繁荣。

为什么要研究发明史？研究发明史可以有效地追探社会进步和发展的轨迹。一个个发明汇集在一起便形成了一幅人类发展史的脉络图。这些发明实实在在地体现了人类的聪明才智。任何时代，任何文化，发明都可以勾勒出其发展和技术的前沿轨迹。研究人类科学和发展史必须涉猎发明史。

本书介绍了历史上100个最重要的科学发明。每一篇都叙述了每个发明的过程及其影响。对教师和学生来说，此书是有效的工具书。通过查阅，可以了解发明历史以及发明在人类发展过程中所发挥的至关重要的作用。书中故事介绍了最重要的发明事件及其过程。

撰写此书主要有以下4个目的：

1. 介绍历史上重要发明的性质和范围；说明这些发明对我们今天生活的影响。

2. 按时间顺序串连发明事件，以体现这些发明问世的先后顺序，清晰地勾勒出科技发展的脉络。

3. 让学生更好地了解到他们身边的世界是由这些伟大发明构筑的、定义的。这些发明已进入了我们的生活，成为日常生活的一部分。

4. 旨在说明在发明过程中科学和科学过程的重要作用。

然而，什么是发明？发明在哪里终止？发现又从哪里开始？两者之间有没有分界线？在七年级的时候，记得当时我以为艾萨克·牛顿发明了万有引力定律。我想知道人们在地球上怎么能站得住；在牛顿发明万有引力定律之前，人们能把棒球打得多远。

后来我才知道引力不是牛顿发明的。早在牛顿之前，或者说，早在地球上有人类的足迹之前就有引力的存在。你不能发明那已经存在的东西。

那么是牛顿发现了万有引力吗？也不是。早在牛顿出生之前，科学家就知道了有引力的存在。所谓发现者，意味着你必须第一个观察到或意识到那已存在的事物或现象。

那么，牛顿在引力方面的贡献是什么呢？为什么我们把他的名字跟万有引力联系在一起呢？牛顿发明了数学表达式，精确地描述了万有引力。他创立了一整套新的数学系统（微积分），人们因此可以计算万有引力。

牛顿创立微积分之前，没有类似微积分这样的数学表达式。像任何一项重要的发明一样，牛顿的微积分和方程式让人们能够轻而易举地完成自己必须做的事情，而没有这一发明就做不到这一点。凡是发明都是有形的、可感知的事物，不是单纯的一种想法或概念。

弗雷德里克·班廷1921年发现了胰岛素，这一成就属于发现。经过了两年的研究，班廷发明了合成胰岛素（一个建立在前期发现基础上的特殊产品）。并非所有的发现都可以直接带来具有实用价值的发明；并非所有的发明都是在某项前期发现的基础上实现的。然而，发现和发明的问世都有一个共同的模式：它们都是即兴之为，曲折迂回而行，推动了社会的进步和发展。

发明需要有想法，有科学知识支撑这一想法。除此之外，还需要有实现这一想法的资金和能力。第一台数字计算机发明之前100多年，查尔斯·巴贝奇就产生了计算机设想，但是他无法制造出计算机，因为当时没有一家作坊能够生产制造他所需要的高精密度零件。

亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明了光纤电话机。这是通过光束传递信号的一种电话，它是光纤通讯的前身。1878年贝尔发明光纤电话机时，它并未引起人们的关注，因为这一发明不适合当时的条件需要。光纤电话机研究因此未能得以延续。100年后，光纤通讯发展成了一个庞大的通讯产业。1978年，人们已具备了用光传递信号的通讯系统条件。  如果具备了知识、材料、资金和需要这4个条件，那么发明这个伟大创举等待的就是发明家和他的想法——发明天才的灵感来自于他了解人们的需要，即因需发明创造。发明还需要发明家的恒心，需要他们将设想付诸实践，将想法变成现实。

此书冠名为《你一定要知道的伟大发明》。科学发明之所以伟大，是因为发明的产物是以某一科学领域的知识为基础，科学知识使其有别于普通发明；发明的结果极大地影响并改变了人类的历史，改变了人类社会的发展进程。

本书所介绍的发明是最伟大的科学发明。伟大的发明应用面广，在生活及其文化中占主导地位。这些发明改变了科学、社会和文化的结构与发展。

此外，还有许多科学发明。若考虑到科学领域之外的发明，那么也还有许多其他的伟大发明。

以下7个问题是本人确定百个发明的标准。根据这些标准，通过评价分类，我从成百上千个发明中选出了100个最伟大的发明。

1. 这个发明是有独到创新之处，还是仅仅对现有产品的改进？这一发现是否改变了（至少影响了）人类发展的趋势？

2. 该发明所属领域是否是已确立的科学领域？发明家是否使用了科学工具和科学步骤？

3. 这个发明在多大程度上改变了我们的生活？

4. 这个发明耗费了多少资金、时间和精力？

5. 享用这个发明的人占有多大的比例？

6. 没有这个发明对社会将产生多大的影响？

7. 多少人的工作与这个发明有关系？

许多很有价值的发明和发明物因不具备科学性而未入选此书，如语言、字母、钱币、用餐礼仪、各类体育项目、游戏、服装、艺术、音乐、宗教信仰、法律、医院、信用卡、大学、图书馆等等。上述内容都属于与我们生活息息相关的伟大发明，但却不是伟大的科学发明，所以不在本书的收录之列。

基于同样的原因，许多重要的发明家也未被纳入此书，因为他们的发明不在前茅之列。然而，不在百项之列并不意味着他们没有为人类发展做出重大的贡献，也不意味着他们不值得我们称赞、学习。本杰明·富兰克林、伊利亚·麦考、格兰维尔·伍兹、乔治·华盛顿·卡佛、本杰明·班纳克、诺兰·布什内尔，还有其他上百成千的发明家，他们都是重要的发明家，但却不在100个科学发明之列。

许多最伟大的科学家也不在本书之列。艾萨克·牛顿、阿尔伯特·爱因斯坦、哥白尼、格雷戈尔·门德尔、罗伯特·玻义耳、查尔斯·达尔文以及其他许许多多的科学家也未纳入本书，因为他们属于伟大的发现家而非发明家。

《你一定要知道的伟大发明》可以作为自然科学学习单元的辅助性读物。以书中各篇章的内容为参考，学生可以了解发明家的背景及其发明过程。此外，这些发明故事引人入胜，也是很好的休闲读物。

本书按编年史的方式记录了历史上最伟大的100个科学发明。每一篇都由3个部分组成。引言部分包括发明物、发明内容、发明家。第二部分阐明了为什么将此发明纳入100个最伟大的发明之列以及它对人类发展和人们生活的影响。第三部分以介绍发明过程为主，同时也介绍了发明前人们的生活状况以及发明后的社会变化和科学技术的发展。

书中有些篇章介绍了两个独立的发明，而这两个发明是另一个发明不可缺少的组成部分。例如，摩天大楼的发明离不开另外两个发明：钢框架结构和电梯。这两个发明相互依存，因此应归入同一个篇章。同样，精确航海导航系统的发明离不开另外两个发明：便携表和六分仪。因此，这3个发明也应该合在一起，作为一个整体加以介绍。

还有一些篇章包括两个发明。这两个发明合在一起才堪称伟大的发明，但分而论之，两者都不可能跻身于“百个”之列。拉链和维可牢搭扣就是一例。这两个发明合在一起，归属于“便捷扣件”发明。就个体而言，虽然也是重要发明，但却不能位居前茅，成为百个发明之一。

本书收录了100个最伟大的发明，以飨读者，让读者细细品味发明家的奇思妙想。想想还有哪些发明你认为可以冠之以“伟大”二字。读发明故事，令你惊诧于这些发明家的奉献精神和恒心毅力。（托马斯·爱迪生经常说，发明是99％的汗水加1％的灵感。）本书展示了科学家的时代和教育背景、他们的追求和发展道路。各位读者可以从中欣赏科学家的人格魅力，汲取其奋发向上、攀登高峰的智慧和勇气。

或许，《你一定要知道的伟大发明》会激发你发明的欲望，为你铺垫发明之路！